Первая ступень пароперегревателя

Количество тепла, воспринятого в 1–й ступени пароперегревателя:

По уравнению теплового баланса находим энтальпию газа на выходе из 1–й ступени пароперегревателя (H_пп1^’=H^”_пп2= 11181,55 кДж/кг):

Полученное значение энтальпии газов за 1–й ступенью пароперегревателя позволяет определить температуру дымовых газов за ней: ;

Средняя температура потока газов в 1–й ступени ():

 

Скорость газов в 1–й ступени:

Определим энтальпию пара на входе в 1–ю ступень пароперегревателя:

По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара по определим температуру пара на входе в 1–ю ступень пароперегревателя:

Средняя температура пара в 1–й ступени пароперегревателя:

Средний удельный объем пара в 1–й ступени пароперегревателя при

Средняя скорость пара в 1–й ступени пароперегревателя:

Коэффициент теплопередачи 1–й ступени пароперегревателя:

– коэффициент тепловой эффективности при скорости газов и сжигании газа;

– коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб 1–й ступени;

– коэффициент теплоотдачи от стенки к пару;

– определяется по номограмме при ;

– поправка на форму канала в зависимости от внутреннего диаметра труб пароперегревателя;

Суммарная оптическая толщина незапыленного газового потока 1–й ступени пароперегревателя:

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания:

Степень черноты газов в 1–й ступени пароперегревателя:

Температура наружных загрязнений труб:

t_з = t_s+25=300+25=325 ^oС

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

α_л=5,67*10^-8*(а_з+1)/2*аТ³*(1-(Т_з/Т)^3,6)/(1-(Т_з/Т))

α_л=5,67*10^-8*(0,8+1)/2*0,233*783,43³*(1-(598/783,43)^3,6)/(1-(598/783,43))=14,88 Вт/(м²∙К)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при омывании коридорных гладкотрубных пучков:

Поправка на число труб по ходу газов:

C_z= 0,91+0,0125(z₂-2)=0,91+0,0125(6-2)=0,96

Поправка на геометрическую компоновку пучка:

Физические свойства продуктов сгорания при температуре 510,43 ⁰С:

n=1,02*73,04*10^-6 =74,5*10^-6 м²/с.

l=1,04*6,54*10^-2=6,8*10^-2Вт/(м²*К).

Pr=1,04*0,62=0,645.

Коэффициент использования ξ=0,95.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:

α₁ = ξ (α_к + α_л)=0,95(32,68+14,88)=45,18 Вт/(м²∙К)

Коэффициент эффективности ψ=0,8

Коэффициент теплопередачи 2–й ступени пароперегревателя:

Температурный напор:

По уравнению теплообмена:

Расчетная погрешность:

Т.к. тепловосприятие 1–й ступени пароперегревателя по уравнению теплового баланса и уравнению теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.

7 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ЭКОНОМАЙЗЕРА

Характеристика экономайзера

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Число труб в ряду	z1	шт.
Число труб по ходу газов	z2	шт.
Поперечный шаг трубы	s1	м	0,04
Продольный шаг трубы	s2	м	0,06
Относительный поперечный шаг трубы	s1/d	-	1,25
Относительный продольный шаг трубы	s2/d	-	1,875
Расположение	-	-	шахматное
Характер взаимного движения	-	-	перекрестный ток
Длина труб змеевика	l	м	284,7
Поверхность нагрева	Н	м2	577,5
Глубина газохода	а	м	1,49
Ширина газохода	b	м	4,4
Площадь живого сечения для прохода газов	F	м2	1,39
Количество змеевиков	m	шт.
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,009

 

Рисунок 5 Эскиз экономайзера.

Принимаем температуру дымовых газов после экономайзера

Средняя температура потока газов в экономайзере ():

– энтальпия теоретического объема холодного воздуха на входе в воздухоподогреватель ();

Скорость газов в экономайзере:

Тепловосприятие экономайзера определяем с помощью формулы:

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

a_Л=0;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

Средний относительный диагональный шаг труб:

s₂¢=Ö(s₁/4+s₂²)= Ö(1,25²/4+1,875²)=1,976;

j=(s₁-1)*(s₂¢-1)=(1,25-1)*(1,875-1)=0,219;

Поправка на геометрическую компоновку пучка:

C_S=0,95*j^0,1=0,95*0,219^0,1=0,816.

Поправка на число труб по ходу газов:

C_Z=1.

Физические свойства продуктов сгорания при температуре 314,28 ⁰С:

n=1,02*48,9*10^-6 =49,88*10^-6 м²/с.

l=1,04*5,15*10^-2=5,36*10^-2Вт/(м²*К).

Pr=1,04*0,64=0,66.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:

a₁=x*(a_К+a_Л)=1*(91,6+0)=91,6 Вт/(м²*К).

Коэффициент теплопередачи:

К=Y*a₁=0,85*91,6=77,86 Вт/(м²*К).

Температурный напор:

Dt=(Dt_б-Dt_м)/ln(Dt_б/Dt_м)=(158,23-105)/ ln (158,23/105)=124,8.

Уравнение теплообмена:

=Н*Dt*К/В_Р=577,5*124,8*77,86/(0,593*1000)=7342,07 кДж/м³.

Расчетная погрешность:

Расчет экономайзера произведён верно.

8 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Рисунок 6 Эскиз воздухоподогревателя.

Наименование величины	Обозначение	Размерность	Величина
Наружний диаметр труб	d	м	0,04
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,0368
Число труб в ряду	z1	шт.
Число труб по ходу воздуха	z2	шт.
Поперечный шаг трубы	s1	м	0,056
Продольный шаг трубы	s2	м	0,044
Относительный поперечный шаг трубы	s1/d	-	1,4
Относительный продольный шаг трубы	s2/d	-	1,1
Расположение	-	-	шахматное
Характер омывания труб газами	-	-	продольный
Характер омывания труб воздухом	-	-	поперечный
Поверхность нагрева	Н	м2	799,78
Высота одного хода по воздуху	h	м	1,679
Ширина ВП по ходу воздуха	b	м	3,4
Площадь живого сечения для прохода воздуха	Fв	м2	1,679
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	2,1
Число труб вкл. по ходу газов	z0	шт.

Отношение горячего воздуха к теоретически необходимому:

b¢_т=a_т-Da_т-a_пл=1,1-0,08-0,04=0,98.

Тепловосприятие воздухоподогревателя:

=(b¢_т+0,5*Da_вп)*(H²_о.вп-H¢_о.вп)=(0,98+0,03/2)*(3325,5-442,06)=2869,02 кДж/м³.

Энтальпия газов на выходе из воздухоподогревателя:

H_вп²=H¢- /j+Da* H_о.в=3937,54-2869,02/0,9887+0,03*460,81=2729,42кДж/м³.

Температура газов на выходе из воздухоподогревателя:

=150⁰С.

 

Расчетная температура потока продуктов сгорания:

=(220+150)/2=185⁰С=458К;

Скорость газов в экономайзере:

Средний относительный диагональный шаг труб:

s₂¢=Ö(s₁/4+s₂²)= Ö(1,4²/4+1,1²)=1,3;

j=(s₁-1)*(s₂-1)=(1,4-1)*(1,1-1)=0,12;

Поправка на геометрическую компоновку пучка:

C_S=0,95*j^0,1=0,95*0,12^0,1=0,768.

Поправка на число труб по ходу газов:

C_Z=1.

Вычислим кинематическую вязкость, теплопроводность и число Прандтля:

Pr= Pr_Г*М_Pr=0,697*1,02=0,711;

n=n_Г*М_Г=22*10^-6*0,99=21,78*10^-6м²/с;

l=l_Г*М_Г=3,22*10^-2*1,01=0,0325 Вт/(м²*К);

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

a_Л=0;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:

a₁=x*(a_К+a_Л)=0,85*(71,6+0)=60,86 Вт/(м²*К).

Средняя скорость потока воздуха:

W_в= В_Р*b¢_т* *(t+273)/(F_в*273)=0,593*0,98*10,003*388/(273*2,1)=3,93 м/с.

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы воздуху:

a₂=a_н*C_S*C_Z*C_ф=58*1*0,98*1,1=62,52 Вт/(м²*К).

К=Y*a₁/(1+a₁/a₂)=0,85*60,86/(1+60,86/62,52)=23,37 Вт/(м²*К).

Вычислим безразмерные коэффициенты:

Y=0,99.

Температурный напор:

Dt=(Dt_б-Dt_м)/ln(Dt_б/Dt_м)=(120-73)/ln(120/73)=94,56.

Температурный напор:

Dt=Dt_прт*Y=0,99*94,56=93,6.

Уравнение теплообмена:

=Н*Dt*К/В_Р=799,78*93,6*23,37/(0,593*1000)=2830,19 кДж/м³.

Расхождение:

DQ=( - )/ =(2869,02-2830,19)/2869,02*100=1.08%.

Расчет воздухоподогревателя произведен верно, так как расхождение составляет 1.08%< 5%

 

Определим невязку теплового баланса:

следовательно расчет проведен верно.

 

 

Заключение:

В результате выполнения данной работы был произведен поверочный расчет

парогенератора БМ-35М, топливом для которого являлся природный газ Серпухов-Ленинград. Определена температура воды, пара и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка

теплового баланса составила 0,32%, что меньше допустимого, значит расчет

проведен верно.

 

 

Список литературы:

1.Конспект лекций по дисциплине «Котельные установки».

2.Тепловой расчет котлов (Нормативный метод).Издание 3-е, переработанное

и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 1998.256с.

3. Ривкин, Александров. Термодинамические свойства воды и водяного пара.